4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sinar X (sinar Rontgen) Sinar X ditemukan oleh seorang ahli fisika berkebangsaan Jerman bernama Wilhelm Conrad Rontgen pada tahun 1895, sewaktu
melakukan
eksperimen dengan sinar katoda saat itu dia melihat timbulnya sinar fluorosensi yang berasal Kristal barium platinosianida dalam tabung Crookes -Hittorf yang dialiri listrik. Kemudian dia melanjutkan penelitiannya dan menemukan sinar yang disebutnya sebagai sinar baru atau sinar X ( Rasad, 2005). Sinar X merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang pendek yaitu 0,01 – 10 Ǻ sehingga mengakibatkan sinar X mampu menembus materi yang dilaluinya. Berikut ini ditampilkan spektrum gelombang elektromagnetik,
Gambar 2.1 Spektrum Gelombang elektromagnetik ( Wikipedia.org) 2.2 Komponen Pesawat Sinar X (sinar Rontgen) Pesawat sinar X ditemukan oleh Wilhelm Conrad Roentgen yang berkebangsaan Jerman. Roentgen dilahirkan pada tanggal 27 Maret 1845 di Lennep di daerah sungai Ruhr Jerman. Pesawat sinar X atau pesawat Rontgen adalah suatu alat yang digunakan untuk melakukan diagnosa medis dengan menggunakan sinar X . Sinar X yang dipancarkan dari tabung insersi diarahkan pada bagian tubuh yang akan didiagnosa. Berkas sinar X tersebut akan menembus dan melewati bagian tubuh kemudian akan ditangkap oleh film, sehingga
5
terbentuk citra dari bagian tubuh yang disinari. Komponen tabung sinar X ditampilkan pada gambar 2.2 berikut ini.
Gambar 2.2 Tabung Insersi pesawat sinar X (Bushberg, 2001) Di dalam komponen tabung insersi dan wadah tabung terdapat perangkatperangkat yaitu : 1. Katoda / elektroda negatif (sumber elektron) 2. Anoda / elektroda positif (acceleration potential) 3. Focusing cup 4. Rotor atau stator (target device) 5. glass metal envelope (vacum tube) 6. Oil 7. Window
1. Katoda Katoda terbuat dari nikel murni dimana celah antara 2 batang katoda disisipi kawat pijar (filamen) yang menjadi sumber elektron pada tabung sinar X. filamen terbuat dari kawat wolfram (tungsten) digulung dalam bentuk spiral. 2.Anoda Anoda atau elektroda positif biasa juga disebut sebagai target jadi anoda disini berfungsi sebagai tempat tumbukan elektron.
6
3.Focusing cup Focusing cup ini sebenarnya terdapat pada katoda yang berfungsi sebagai alat untuk mengarahkan elektron secara konvergen ke target agar elektron tidak terpancar ke mana-mana. 4.Rotor atau stator Rotor atau stator ini terdapat pada bagian anoda yang berfungsi sebagai alat untuk memutar anoda. Rotor atau stator ini hanya terdapat pada tabung sinar X yang menggunakan anoda putar. 5.Glass metal envalope (vacum tube) Glass metal envelope atau vacum tube adalah tabung yang gunanya membungkus komponen-komponen penghasil sinar X agar menjadi vacum atau kata lainnya menjadikannya ruangan hampa udara. 6. Oil Oil berfungsi sebagai pendingin tabung sinar X. 7. Window Window atau jendela adalah tempat keluarnya sinar X. Window terletak di bagian bawah tabung
2.3 Produksi Sinar X (sinar Rontgen) Menurut Bushong, (2001),
foton sinar X dihasilkan ketika elektron
berkecepatan tinggi yang berasal dari katoda menumbuk terget pada anoda. Elektron-elektron dari katoda ini berasal dari pemanasan filamen, sehingga pada filamen ini akan terbentuk awan elektron. Dengan adanya perbedaan beda potensial yang cukup besar antara anoda yang bermuatan positif dan katoda yang bermuatan negatif, maka elektron-elektron dari katoda akan bergerak dengan cepat menuju anoda saat diberikan tegangan tinggi. Elektron tersebut menumbuk bidang target dan mengahasilkan foton sinar X sebanyak 1 % dan 99 % energi panas. Sinar X berdasarkan proses kejadiannya terdiri dari dua jenis yaitu : 1. Sinar X Bremsstrahlung Sinar-X Bremsstrahlung terjadi ketika elektron dengan energi kinetik yang terjadi berinteraksi dengan medan energi pada inti atom. Karena inti atom ini
7
mempunyai energi positif dan elektron mempunyai energi negatif, maka terjadi hubungan tarik- menarik antara inti atom dengan elektron. Ketika elektron ini cukup dekat dengan inti atom dan inti atom mempunyai medan energi yang cukup besar untuk ditembus oleh elektron proyektil, maka medan energi pada inti atom ini akan melambatkan gerak dari elektron proyektil. Melambatnya gerak dari elektron proyektil ini akan mengakibatkan elektron proyektil kehilangan energi dan berubah arah. Energi yang hilang dari elektron proyektil ini dikenal dengan photon sinar – X bremsstrahlung.
Gambar 2.3 Proses Sinar X Bremsstrahlung (Bushberg, 2001)
2. Sinar X Karakteristik Sinar-X karakteristik terjadi ketika elektron proyektil dengan energi kinetik yang tinggi berinterkasi dengan elektron dari tiap-tiap kulit atom. Elektron proyektil ini harus mempunyai energi kinetik yang cukup tinggi untuk melepaskan elektron pada kulit atom tertentu dari orbitnya. Saat elektron dari kulit atom ini terlepas dari orbitnya maka akan terjadi transisi dari orbit luar ke orbit yang lebih dalam. Energi yang dilepaskan saat terjadi transisi ini dikenal dengan photon sinar-X karakteristik. Energi photon sinar-X karakteristik ini bergantung pada besarnya energi elektron proyektil yang digunakan untuk melepaskan elektron dari kulit atom tertentu dan bergantung pada selisih energi ikat dari elektron transisi dengan energi ikat elektron yang terlepas tersebut.
8
Gambar 2.4 Sinar X Karakteristik (Bushberg, 2001) Perbedaan kedua sinar X diatas, selain asal terjadinya adalah bentuk spektrum energinya. Sinar X karakteristik spektrum energinya bersifat diskrit atau terputusputus, sedangkan bremsstrahlung bersifat kontinyu (Bushberg, 2001).
2.4 Interaksi Sinar X (sinar Rontgen) dengan Bahan Pada saat sinar X mengenai suatu bahan maka akan terjadi interaksi yang mengakibatkan penyerapan atau penghamburan sinar X. Proses penyerapan dan penghamburan akan berpengaruh pada pelemahan atau atenuasi dari sinar X tersebut yang disebabkan oleh kerapatan, ketebalan dan nomor atom bahan yang dilalui. Apabila radiasi elektromagnetik masuk ke dalam bahan , maka sebagian dari radiasi tersebut akan terserap oleh bahan. Sebagai akibatnya, intensitas radiasi setelah memasuki bahan penyerap lebih kecil dibandingkan intensitas semula. Proses pelemahan radiasi elektromagnetik baik sinar X maupun sinar gamma dalam suatu bahan , maka akan terjadi pengurangan intensitas sesuai dengan ketentuan dan memenuhi persamaan
I ( ) I 0 e
(2.1)
Dimana intensitas radiasi elektromagnetik setelah melalui bahan (I), intensitas radiasi elektromagnetik sebelum melalui bahan (Io), koefisien serapan bahan bahan (μ) dan ketebalan bahan (x) (Bushberg, 2001).
9
2.5 Grid Grid adalah suatu alat bantu pemeriksaan yang terdiri dari lempengan garis garis logam yang bernomor atom tinggi (biasanya timbal) yang disusun sejajar satu sama lain dan dipisahkan oleh bahan penyekat atau interspace material yang dapat ditembus sinar X. Grid pertama kali ditemukan oleh Dr. Gustav Bucky (1913) kemudian disempurnakan lagi oleh radiologis dari Chicago bernama Dr. Hocles Potter (1920) dengan cara mengatur jarak Al dan Pb menjadi lebih rapat dan lebih kecil (Bushberg, 2001). Grid radiografi direkomendasikan penggunaanya untuk (Bushong, 2001) : 1. Objek/bagian tubuh yang memiliki ketebalan diatas 10 cm 2. Penggunan tegangan tabung yang tinggi (kV tinggi) 3.Memperlihatkan struktur jaringan lunak untuk meningkatkan kontras (misal pada pemeriksaan mammography) Adapun bentuk grid dapat ditunjukkan seperti gambar 2.5 dibawah ini
Gambar 2.5 Grid (Quick medical.com) Menurut jenisnya ada dua macam Grid yaitu : 1. Grid diam (stationary grid atau lisholm) 2. Grid bergerak (moving grid atau bucky) Menurut bentuk dan Konstruksinya ada 4 macam yaitu : 1. Grid Linear Grid linear ini disebut juga grid paralel karena lempengan-lempengan timbal yang satu dengan yangn lain tersusun paralel/sejajar.
10
Gambar 2.6 Konstruksi Grid Linier(Bushong, 2001) Pada grid jenis linear ini densitas film yang dihasilkan tidak sama dari sisi tengah ke sisi tepi film. Hal ini dikarenakan adanya cut off. Nilai densitas tertinggi berada dibagian tengah sedangkan terendah berada di bagian tepi film.
2. Grid fokus Grid fokus adalah grid yang garis timbalnya berangsur-angsur miring dari pusat ke tepi sehingga titik perpotongannya bertemu di titik fokus. Grid jenis ini menutupi kekurangan grid jenis linear. Grid jenis fokus ini dapat mengurangi terjadinya cut off geometrik. Tetapi penggunaan grid ini hanya untuk jarak tertentu dan tidak boleh terbalik peletakannya.
Gambar 2.7 Konstruksi Grid focus (Bushong, 2001)
3.Pseudo fokus grid Grid jenis ini seperti konstruksi linear akan tetapi ketinggian lempengan timbalnya dari tepi ke tengah semakin tinggi, sehingga sinar oblik masih dapat melewati grid untuk sampai ke film. Susunan seperti ini berfungsi untuk mengurangi adanya cut off.
11
Gambar 2.8 Konstruksi Pseudofokus grid (Bushong, 2001)
4. Grid silang Grid silang merupakan dua garis paralel yang seolah-olah ditimpuk menyilang dengan garis lempengan dengan timbale saling tegak lurus,sehingga sangat efektif menyerap radiasi hambur.
Gambar 2.9 Konstruksi grid silang (Bushong, 2001)
2.6 Fungsi Grid Penggunaan Grid dalam radiografi berfungsi sebagai : 1.Mengurangi atau mengeliminasi radiasi hambur agar tidak sampai ke film (anti scatter radiation) 2.Meningkatkan kontras radiografi 3.Mencegah cut-off dengan rasio grid yang lebih tinggi karena memiliki kerapatan interspace material yang baik. 4.Mengoptimalkan densitas radiografi.
12
2.7 Konstruksi Grid Ada tiga aspek penting dalam susunan grid yaitu : rasio grid, frekuensi grid dan bahan penyusun grid(material). Grid didesain untuk mengurangi radiasi hambur yang sampai ke film, sehingga gambar radiografi dapat dibaca oleh dokter radiologi untuk membantu menegakkan diagnosa penyakit.
2.7.1 Rasio Grid Perbandingan grid atau rasio grid adalah perbandingan antara tinggi lempengan timah (h) dengan jarak antara lempengan timah (d). Penulisan rasio grid dengan dua angka, angka pertama menandakan rasio yang sebenarnya sedangkan angka kedua menandakan faktor pembanding yang selalu bernilai satu. Rasio grid sangat menentukan kemampuan grid dalam menyerap radiasi hambur, semakin tinggi rasio grid semakin tinggi pula kemampuannya dalam menyerap radiasi hambur (Bushberg,2001). Beberapa macam rasio grid adalah 5:1, 6:1, 8:1, 10:1, 12:1 .rasio grid dipengaruhi oleh tinggi lempengan, ketebalan lempengan dan lebar bahan penyekat/interspace. Perbandingan rasio grid ditampilkan pada gambar 2.10 dibawah ini.
Gambar 2.10 Rasio Grid (Bushberg, 2001) Rasio grid dituliskan sebagai : r=
h D
(2.2)
dengan r adalah rasio grid, h adalah ketinggian lempengan timbal (Pb) dan D adalah jarak antara lempengan timbal atau ketebalan interval timbal. Dibawah ini digambarkan tentang pengertian rasio grid
13
Rasio 10:1
Rasio 10:1
frekuensi grid 100 lines/cm
Frekuensi grid 50 lines/cm
Rasio 6:1
Rasio 6:1
Frekuensi grid 100 lines/cm
Frekuensi grid 50 lines/cm
Rasio 8:1
Rasio 8:1
Frekuensi grid 100 lines/cm
Frekuensi grid 50 lines/cm
Dari gambar diatas dapat disimpulkan bahwa Rasio grid 10:1 artinya perbandingan tinggi lempengan timah 10 mm berbanding jarak antara lempengan timah 1 mm begitu juga dengan rasio grid 6:1 dan 8:1, sedangkan frekuensi grid menyatakan banyaknya lempengan timah dalam satu lempengan (lines/cm) (Sprawls, 2010).
14
2.7.2 Frekuensi Grid Grid tersusun atas lempengan-lempengan timbal yang disusun sedemikian rupa dan bahan penyekat (interspace material) timbal. Banyaknya lempengan tiap inchi atau centimeter disebut dengan Frekuensi grid. Semakin tinggi frekuensi grid maka semakin tipis dan rapat bahan penyekatnya maka rasio grid pun semakin tinggi. Banyaknya lempengan grid tiap inchi atau centimeter adalah : a. 25 – 45 lines/cm , 60 – 100 lines/inch (yang biasa digunakan pada radiography) b.25 – 80 lines/cm , 60 – 200 lines/inch (biasanya digunakan pada mammography) Untuk mendapatkan nilai frekuensi grid dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut (Bushong,2001) : 10.000 µm/cm
fg =
(2.3)
(T+D) 10.000 µm/pasang garis dengan fg adalah frekuensi grid ,T adalah tebal lempengan timbal dan D adalah tebal bahan penyela (interspace). Frekuensi grid tersebut dapat dilihat pada gambar 2.11 dibawah ini.
Gambar 2.11 Perbandingan frekuensi grid (Bushong 2001) 2.7.3 Bahan Penyusun Grid Bahan penyusun utama dari Grid adalah timbal. Kadar timbal per satuan luas (g/cm2 ) adalah faktor yang menentukan efisiensi dari grid (Meredith,dkk 1977). Kadar timbal yang biasa dipakai berkisar antara 0.2 gr/cm2 – 0.9 gr/cm2. Semakin tinggi kadar timbalnya semakin tinggi kemampuan grid dalam menyerap radiasi hambur. Setiap lempengan timbal pada Grid dipisahkan oleh bahan penyekat (interspace material) yang satu sama lainnya letaknya sejajar. Bahan penyekat tersebut biasanya terbuat dari aluminium atau plastik fiber. Fungsi bahan
15
penyekat ini adalah untuk meneruskan radiasi primer dan menyerap radiasi hambur yang searah dan sejajar dengan radiasi primer. Bahan penyekat ini lebih ekfektif terbuat dari aluminium daripada plastik fiber, karena nomor atom aluminium lebih tinggi sehingga mampu menyerap radiasi hambur lebih banyak.
2.8 Prinsip Kerja Grid Radiasi yang dihasilkan yang dihasilkan oleh interaksi sinar X dengan materi (Objek) akan menyebar ke segala arah. Salah satu arahnya adalah ke film. Grid diletakkan diantara objek dan film, sehingga radiasi hambur yang akan mencapai film harus melewati grid tersebut. Arah radiasi hambur yang membentuk sudut dengan garis lempengan akan diserap oleh material timbal grid. Sedangkan yang arahnya sejajar dengan bahan penyekat (interspace) akan diteruskan ke film. Jumlah radiasi hambur yang diteruskan tentunya akan semakin berkurang sesuai dengan rasio grid (Sprawls, 2010). Berikut ini digambarkan prinsip kerja dari grid radiografi seperti gambar 2.12 dibawah ini.
Gambar 2.12 Prinsip Kerja Grid (Sprawls, 2010)
16
2.9 Mekanisme Kerja Grid Fungsi utama grid adalah memperbaiki nilai kontras radiografi dengan cara menyerap radiasi hambur dan meneruskan radiasi primer sampai ke film. Mekanisme kerja grid didasarkan pada :
2.9.1 Faktor Perbaikan nilai kontras Faktor perbaikan kontras adalah perbandingan antara kontras radiograf menggunakan grid dengan kontras radiograf tanpa menggunakan grid. Faktor perbaikan dirumuskan dengan persamaan (Meredith, 2014) : K
C C'
(2.4)
Dengan K adalah faktor perbaikan Kontras radiografi , C adalah Kontras radiograf dengan menggunakan grid dan C’ adalah Kontras radiograf tanpa menggunakan grid. Semakin tinggi rasio grid yang dipakai faktor perbaikan kontras akan semakin tinggi. Faktor perbaikan kontras ini tergantung pada tegangan tabung yang diberikan, ukuran luas penyinaran, dan ketebalan objek penyinaran.
2.9.2 Selektivitas Grid Selektivitas grid adalah perbandingan antara radiasi primer yang diteruskan dengan radiasi hambur yang ikut diteruskan. Faktor selektivitas (S) dituliskan dengan :
S =
(2.5)
Dengan Tp adalah radiasi primer yang diteruskan melalui grid, Ts adalah radiasi hambur yang diteruskan melalui grid. Selektivitas grid dipengaruhi oleh kadar timbal yang menyusun grid. Semakin tinggi kadar timbal yang dikandung semakin tinggi selektivitas grid dan semakin tinggi pula kemampuan grid dalam menyerap radiasi hambur. Daya selektifitas grid tergantung pada kemampuan meneruskan radiasi primer dan menyerap radiasi sekunder (hamburan). Makin berat suatu grid, maka semakin tinggi selektifitasnya, dan semakin tinggi pula faktor peningkatan kontras.
17
2.9.3 Jarak Fokus ke Film Jarak antara fokus dengan film (FFD) pada setiap penyinaran dengan mempergunakan grid perlu diperhatikan. Karena grid diletakkan menempel (sedekat mungkin) dengan film, semakin jauh jarak antara fokus dengan grid tentunya akan mempengaruhi jarak grid terhadap fokus. Semakin dekat jarak grid terhadap fokus makan akan semakin banyak radiasi primer yang terpotong oleh lempengan timbal. Hal inilah yang disebut dengan cut off grid . Tingkat cut off yang paling tinggi adalah pada grid jenis silang dan linear, untuk jarak fokus ke film yang sangat dekat. Untuk mengurangi efek cut off tersebut, dapat digunakan grid dengan jenis fokus atau fokus semu. Tetapi didalam penggunaan kedua jenis grid tersebut harus menggunakan jarak tertentu sesuai dengan ketentuannya.
2.10 Karakteristik Grid Grid dengan rasio tinggi lebih efektif dalam mengurangi radiasi hambur yang sampai ke film sebab grid rasio tinggi memiliki kisi atau penyekat (interspace) yang lebih rapat dibandingkan dengan grid dengan rasio lebih rendah (Bushberg, 2001).
Gambar 2.13 Perbandingan grid rasio rendah dan grid rasio tinggi (Sprawls, 2010) Rasio grid 8:1 dan 10:1 adalah grid yang paling sering digunakan dalam pemeriksaan radiografi konvensional karena sangat mudah didapatkan dan harganya relative lebih murah dibandingkan grid dengan rasio yang lebih tinggi selain lebih mahal juga sulit untuk diproduksi (Bushberg, 2001). Grid dengan rasio tinggi memiliki faktor perbaikan kontras yang tinggi. Grid dengan frekuensi
18
grid yang rendah memiliki faktor perbaikan kontras yang rendah. Grid yang berat memiliki selektifitas grid yang tinggi dan faktor perbaikan kontras yang lebih baik. Kesalahan-kesalahan dalam penggunan Grid (Bushberg, 2001), 1. Off level Bila pemasangan grid pada kaset rata membentuk sudut terhadap sumber sinar X(sinar rontgen). Off level dapat terjadi pada grid linear
Gambar 2.14 Kesalahan penggunaan grid off level (Bushberg, 2001) 2. Off center Bila pengaturan grid tidak tepat pada pertengahan film atau titik aksis lampu kolimator tidak dapat jatuh pada pertengahan grid .Off centre dapat terjadi pada grid linear dan grid fokus.
19
Gambar 2.15 Kesalahan penggunaan gird off center (Bushberg, 2001) 3. Off fokus Kesalahan ini diakibatkan oleh pengaturan jarak antara fokus dengan grid apakah itu lebih kecil ataupun lebih besar. Off fokus dapat terjadi pada grid linear dan grid fokus
Gambar 2.16 Kesalahan penggunaan grid off focus (Bushberg, 2001)
4. up side down (terbalik) Pemasangan grid pada permukaan kaset secara terbalik. up side down dapat terjadi pada grid fokus .
20
Gambar 2.17 Kesalahan penggunaan grid upside down (Bushberg, 2001) 2.11 Kualitas Citra radiografi Sebuah citra radiograf diharuskan dapat memberikan informasi yang jelas dalam upaya menegakan diagnosa. Ketika citra radiograf yang dihasilkan mempunyai semua informasi yang dibutuhan dalam memastikan sebuah diagnosa maka citra radiograf dikatakan memiliki kualitas gambar yang tinggi (Meredith, 2014). Kualitas sama artinya dengan mutu. Untuk memenuhi kualitas citra radiografi yang tinggi, maka sebuah citra radiograf harus memenuhi beberapa aspek yang akan dinilai pada sebuah radiograf yaitu densitas, kontras,dan ketajaman dan detail. Semua aspek ini harus bernilai baik agar radiograf bisa dikatakan mempunyai kualitas gambaran yang baik (Puskaradim, 2014). Selanjutnya akan dijelaskan secara terperinci tentang tiga aspek dalam sebuah citra radiografi dibawah ini.
2.11.1 Densitas Yaitu tingkat derajat kehitaman suatu gambaran radiografi akibat banyaknya intensitas radiasi yang mengenai emulsi film. Penghitaman dihasilkan oleh pengembangan Kristal Kristal perak bromide dalam emulsi film sesuai dengan jumlah paparan radiasi yang diterima. Intensitas cahaya setelah melewati
21
film radiograf memiliki densitas tertentu,akan berkurang akibat terjadi penyerapan oleh film. Densitas merupakan derajat penghitaman pada film yang dihasilkan dari perbandingan logaritma antara intensitas cahaya sebelum mengenai film dengan intensitas cahaya setelah melewati film (Bushberg, 2001). Densitas dituliskan dengan :
D log
Io It
(2.7)
Dengan D adalah Densitas, I0 adalah Intensitas cahaya sebelum menembus film sedangkan It adalah Intensitas cahaya setelah mengenai film
Gambar 2.18 Prinsip Densitas Radiografi (Bushong, 2001) Densitas minimal dalam radiografi mempunyai skala 0 dan densitas maksimal mempunyai skala 4. Untuk mendapatkan informasi yang optimal dari sebuah citra radiografi maka radiografi tersebut harus mempunyai rentang densitas tertentu didalam radiodiagnostik berkisar 0.25 D sampai 2.5 D (Bushong, 2001). Densitas dipengaruhi oleh: a. Tegangan tabung (kV) Menunjukkan kualitas sinar X (sinar Rontgen) karena berhubungan dengan kemampuan sinar X (sinar Rontgen) dalam menembus bahan b. Kuat arus (mA) Menunjukan besarnya arus yang terjadi selama eksposi berlangsung. c. Waktu (s) Waktu eksposi/lamanya sinar X (sinar Rontgen) yang keluar saat pemotretan dalam satuan detik. d. Kuat arus waktu (mAs) kualitas sinar yang dihasilkan e. Jarak Fokus ke Film (Focus Film Distance) Jarak pemotretan dari fokus pesawat ke film.
22
f. Ketebalan objek Semakin tebal objek yang akan difoto, faktor eksposi semakin meningkat g. Luas lapangan penyinaran Intensitas sinar X yang keluar dari tube sinar X.
2.11.2 Kontras Perbedaan gambaran antara derajat kehitaman dan putih akibat adanya perbedaan daya absorbsi objek terhadap sinar X. Perbedaan tingkat kehitaman ini disebabkan oleh nomor atom objek berbeda-beda sehingga daya serap tiap objek berbeda-beda. Objek yang tebal memiliki daya serap yang lebih besar sehingga sedikit sinar X yang sampai ke film akibatnya citra yang dihasilkan putih, Sedangkan Objek yang tipis memiliki daya serap yang lebih kecil sehingga lebih banyak melewatkan sinar X yang sampai ke film akibatnya citra yang dihasilkan hitam (Bushberg, 2001). Hal ini yang menyebabkan timbulnya perbedaan tingkat kehitaman suatu citra radografi. Perbedaan tingkat kehitaman ini dirumuskan dengan (Bushong, 2001) :
C = Dmax – Dmin
(2.8)
Dengan C adalah Kontras, Dmax adalah Densitas maksimum dan Dmin adalah Densitas minimum. Kontras radiografi dibagi menjadi 2: 1. Kontras subjektif : perbedaan persepsi/penilaian mata , masing-masing orang dalam membedakan kontras radiografi. 2. Kontras objektif : perbedaan gambaran hitam dan putih yang diukur dengan alat densitometer. Faktor yang mempengaruhi kontras radiografi: 1. Tegangan tabung 2. Perbedaan koefisien atenuasi linear gambar, dipengaruhi oleh kerapatan jenis dan nomor atom objek. 3. Radiasi hambur akan menurunkan nilai kontras 4. Penggunaan grid akan meningkatkan kontras radiografi dengan menyerap radiasi hambur.
23
5. Processing film : agitasi yang terlalu lama menyebabkan gambaran hitam meningkat (kontras menurun), cairan processing yang lemah menyebabkan kontras menurun.
2.11.3 Ketajaman gambar Jika kontras didefinisikan sebagai perbedaan densitas, yaitu ukuran dari garis imaginer yang merupakan batas dari dua daerah yang berbeda kehitamannya (ketajaman tinggi = batasnya jelas). Pada praktik bentuk bayangan sering diikuti oleh pengaburan, dimana tingkat pengaburan itu disebabkan oleh beberapa hal, seperti : 1. Faktor geometrik Faktor yang berhubungan dengan pembentukan bayangan. Dipengaruhi oleh: a. Ukuran fokus Setiap pesawat rontgen memiliki perbedaan ukuran fokus. Semakin kecil fokus, semakin tajam hasil gambaran b. Jarak Semakin jauh FFD atau semakin dekat OFD maka semakin tajam gambaran 2. Faktor pergerakan Faktor yang berhubungan dengan objek dan pergerakannya. Ada 2 macam pergerakan: 1. Pergerakan subjektif, yaitu pergerakan yang disebabkan oleh organ-organ yang bergerak secara sadar, contoh: denyut jantung, paru-paru, dll yang menyebabkan kekaburan gambaran. 2. Pergerakan objektif, yaitu pergerakan dari objek yang dapat dikendalikan secara sadar, contoh : pada tulang. 3. Faktor Fotografi Faktor yang berhubungan dengan pencatatan bayangan. Jadi ketajaman memperhatikan bagaimana perubahan densitas pada perbatasan antara daerah yang berdekatan. Batas antara dua area yang muncul bisa sangat tajam,hal ini di karenakan terdapat perubahan drastis nilai densitas pada
24
batas tersebut. Dapat diambil kesimpulan bahwa semakin tinggi nilai kontras,maka semakn tajam gambar yang dihasilkan.
2.12 Faktor faktor yang mempengaruhi Kualitas radiograf Menurut Meredith (2014), Nilai densitas suatu film radiografi merupakan paparan hasil dari paparan sinar X yang diserap oleh film tersebut. Banyaknya jumlah paparan yang diterima oleh film radiograf tergantung atau dipengaruhi oleh material atom target,tegangan tabung, dan jarak antara focus ke film.
2.12.1 Material atom target Nomor atom bahan target mempengaruhi dalam jumlah energi efektif yang sinar X dihasilkan. Peningkatan nomor atom bahan target mengakibatkan peningkatan efisiensi produksi Bremsstrahlung dan peningkatan energi sinar X yang dihasilkan . Kualitas sinar X sebanding dengan nomor atom bahan target yang terdapat pada tabung sinar X.
2.12.2 Tegangan tabung sinar X Paparan sinar X kira kira sebanding dengan factor pangkat dua dari besarnya tegangan tabung yang digunakan. Dalam arti jika tegangan tabung dinaikkan dua kali maka paparan sinar X akan naik menjadi empat kalinya, sehingga daya tembusnya menjadi lebih besar (Meredith dkk, 2014). Hubungan tegangan tabung dan intensitas sinar X dirumuskan dengan : I1 V1 I 2 V2
2
(2.9)
Dengan I adalah paparan sinar X (Watt/m2) dan V adalah beda potensial pada tabung sinar X (kV)
2.12.3 Arus Tabung Arus tabung didefenisikan sebagai jumlah elektron per satuan waktu yang bergerak dari katoda ke anoda. Paparan sinar X yang terjadi sebanding dengan besarnya arus tabung yang dipergunakan (Meredith,dkk 2014) Hubungan ini dapat dituliskan dengan :
25
I1 i1 I 2 i2
(2.10)
Dengan i adalah kuat arus.
2.12.4 Jarak antara focus ke film Jarak focus ke film (FFD) adalah jarak antara titik focus sinar X dengan letak film radiograf. Perubahan pada FFD akan selalu berakibar pada perubahan nilai paparan sinar X yang mencapai film, karena intensitas sinar X berbanding terbalik dengan jarak/hokum kuadrat terbalik (invers square law). Apabila d merupakan jarak dari focus ke film maka paparan sinar X dapat dituliskan menjadi :
I1 d 22 I 2 d12
(2.11)
2.13 Densitometer Densitometer merupakan sebuah instrumen (alat) yang dapat mengukur derajat penghitaman pada film. Alat menghasilkan data yang dapat dibaca dari besarnya densitas pada sebuah film.Sebuah densitometer terdiri dari sebuah sumber cahaya, tempat meletakkan film yang akan diukur, lubang cahaya untuk mengontrol tambahan cahaya dari sumber cahaya sebuah sensor tangan dengan sensor optis, sebuah display bacaan dan sebuah kontrol kalibrasi angka.. Pengukuran densitas ini akan membantu dalam menentukan nilai densitas optimal suatu citra radiografi melalui pemakaian grid dengan rasio tertentu.satuan dari pengukuran nilai densitas optik sebuah citra radiografi adalah D (Density) (Bushberg, 2002)
Gambar 2.19 Densitometer (Nde-ed.org)
26
Densitometer dalam bentuk sketsa adalah sebagai berikut :
Gambar 2.20 Densitometer dalam bentuk Sketsa Fungsi tombol tombol dalam sketsa tersebut sebagai berikut : 1.
Calibration control
: berfungsi mengatur ulang/adjust angka pada layar display ke posisi 0 (null) setelah film selesai diukur.
2.
Readout display
: berfungsi menampilkan hasil pembacaan film dalam bentuk angka.
3.
Sensor arm
: berfungsi sebagai penyangga/penahan film ketika dibaca oleh sensor optis.
4.
Stage
: berfungsi sebagai tempat peletakan film ketika akan diukur.
5.
Aperture
: berfungsi sebagai pengatur seberapa besar sensor optis terbuka ketika membaca densitas film.
6.
Optical Sensor
: berfungsi sebagai pembaca densitas optic (OD) pada film radiografi
7.
Light source
: berfungsi sebagai sumber cahaya pada Densitometer.
Cara Kerja densitometer adalah sebagai berikut : a. Film diletakkan menempel diantara sumber cahaya dan sensor b. Selanjutnya sumber cahaya dihidupkan sehingga lampu akan menyala
27
c. Cahaya yang melewati film akan ditangkap oleh sensor fotoelektrik. d. Semakin hitam film yang diukur maka semakin sedikit cahaya yang diterima oleh sensor maka nilai densitas akan semakin tinggi. Pada gambaran radiograf, nilai densitas bervariasi mulai dari 0,2 D pada bagian yang transparan s/d 3,5 D atau 4 D pada bagian yang paling gelap. Daerah abu-abu yang merupakan daerah yang paling sering digunakan mempunyai densitas mendekati 1 D. Seperti yang ditanyatan diatas bahwa nilai densitas bervariasi dari nilai dari mulai 0,2 D sampai dengan 4 D. Nilai paling bawah tidak bisa sampai 0 dikarenakan terdapatnya basic fog pada masing-masing film. Seperti sudah diketahui bersama bahwa basic fog akan menyebabkan adanya densitas yang telah dibentuk meskipun film belum dieksposi. Nilai tertinggi yang bisa dicapai oleh sebuah film bisa sampai 4 D jika film memiliki kehitaman sempurna, namun biasanya film pada radiografi jarang yang densitasnya mencapai 4 D. Nilai densitas yang bisa membentuk gambaran pada film dan bisa dilihat oleh mata biasa disebut dengan usefull density. Nilai usefull density berkisar antara 0,25 D – 2 D (Bushberg, 2001). Pada kurva karakteristik, nilai usefull density berada pada daerah straight line portion atau daerah yang lurus pada kurva karakteristik. Hubungan densitas dengan Penyinaran ditampilkan dalam bentuk kurva karakteristik berikut.
Gambar 2.21 Kurva karakteristik (Sprawls, 2010)
